Estudo termo-aeráulico externo de dois centros de dados: modelação das plumas térmicas dos grupos electrogéneos e do circuito fechado dos refrigeradores de ar em cobertura, para proteger a refrigeração e a qualidade do ar de admissão.
A EOLIOS modelou as trocas térmicas e aeráulicas no exterior de dois centros de dados a fim de verificar que a rejeição dos grupos electrogéneos e dos sistemas de refrigeração não venha nem perturbar os refrigeradores de ar em cobertura, nem contaminar o ar de admissão dos escritórios vizinhos.
O estudo aprofundado da EOLIOS permitiu completar a avaliação dos riscos, otimizar a conceção e reduzir o consumo energético do centro de dados, evidenciando, desde a fase de conceção, defeitos que puderam ser corrigidos antes das obras.
O essencial. Estudo CFD externo de dois centros de dados: modelação das plumas térmicas dos grupos electrogéneos e do circuito fechado dos refrigeradores de ar em cobertura. Sob vento desfavorável de verão, o estudo evidenciou uma forte perturbação dos refrigeradores de ar; a revisão dos poços de extração e do posicionamento das tomadas de ar suprimiu o circuito fechado e afastou o risco de poluição do ar de admissão.
Os centros de dados concentram em cobertura uma forte densidade de equipamentos: refrigeradores de ar, chaminés de rejeição, grelhas de aspiração e de rejeição, subestações e grupos electrogéneos de emergência. Neste espaço limitado, não é evidente que o ar fresco, o ar quente evacuado e os fumos de combustão se mantenham sempre separados.
O risco principal é o circuito fechado: a reaspiração, pelos refrigeradores de ar, do ar quente rejeitado pelos sistemas vizinhos ou da pluma dos grupos electrogéneos. Este fenómeno provoca uma perda de potência de frio, logo uma subida de temperatura nos data halls que pode ir até à avaria de equipamentos. A isto acresce o risco de poluição do ar de admissão dos escritórios pelos fumos de escape.
Reaspiração, pelos refrigeradores de ar, de uma parte do ar quente rejeitado nas proximidades. Eleva a temperatura na aspiração e pode degradar a refrigeração; o seu controlo condiciona a fiabilidade do local.
As simulações numéricas contribuem para uma melhor compreensão dos fenómenos termo-aeráulicos. O interesse maior da CFD é prever e verificar todas as eventualidades a fim de desenvolver soluções técnicas pertinentes. Graças aos seus servidores de cálculo, a EOLIOS simula os modelos na sua integralidade com uma grande precisão, e analisa simultaneamente o impacto de numerosos fenómenos na evolução termo-aeráulica externa do centro de dados. Este estudo permitiu, nomeadamente, evidenciar defeitos de conceção que puderam ser retificados.
Na modelação CFD, a forma do perfil vertical das velocidades de vento é primordial. Depende do grau de rugosidade do ambiente, ou seja, da tendência dos edifícios, das árvores e dos obstáculos para abrandar o vento opondo-se ao seu movimento. Em toda a espessura da camada limite atmosférica, a velocidade aumenta à medida que nos afastamos do solo.
Para reproduzir este cisalhamento, a EOLIOS aplica uma metodologia próxima de um túnel de vento físico: o ambiente urbano é modelado numa periferia de cerca de 500 m à volta do local, com um perfil de velocidade dependente do terreno. Avalia-se assim o impacto das plumas segundo diferentes configurações de vento.
Camada de ar próxima do solo onde a velocidade do vento aumenta com a altitude sob o efeito do atrito ao terreno. Reproduzir o seu perfil é indispensável para avaliar corretamente a trajetória das plumas.
Um estudo meteorológico do local estabeleceu as condições de vento dominantes e a configuração mais desfavorável: a de um vento suscetível de rebater a pluma térmica dos grupos electrogéneos para os sistemas de cobertura, combinada com uma temperatura exterior elevada.
O gémeo digital retoma a geometria simplificada do local e do seu ambiente próximo para analisar finamente a evolução da pluma segundo as orientações de vento. Vários edifícios vizinhos e os seus sistemas foram modelados a fim de verificar a influência das rejeições térmicas dos edifícios existentes e em construção.
Segundo os estudos climáticos do local, para um vento desfavorável de verão, o estudo das plumas térmicas geradas pelos grupos electrogéneos concluía por uma muito forte perturbação dos refrigeradores de ar, ou mesmo por uma potencial colocação em falha destes. O desenho dos poços aeráulicos de extração pôde ser revisto a fim de suprimir os fenómenos termo-aeráulicos nefastos na origem destas problemáticas.
Num segundo momento, os estudos concentraram-se no seguimento da rejeição dos fumos de combustão dos motores, em função do posicionamento das tomadas de ar das UTA de escritório. Sendo o objetivo suprimir o risco de poluição do ar de admissão, pôde ser realizada uma otimização do posicionamento das entradas de ar.
Por fim, as plumas térmicas de um centro de dados podem influenciar as temperaturas locais do ar numa centena de metros. A este título, vários edifícios e os seus sistemas foram modelados a fim de verificar a influência das rejeições; os níveis de risco de perturbação puderam ser estabelecidos em relação com os estudos climáticos de local.
Volume de ar quente rejeitado por uma fonte (grupo electrogéneo, refrigerador de ar) que se eleva e se deforma sob o efeito da sua flutuabilidade e do vento. A sua trajetória condiciona o risco de reaspiração pelos sistemas vizinhos.
Graças às conclusões do estudo, a EOLIOS propôs às equipas de conceção soluções adaptadas para resolver estas problemáticas. A simulação CFD permite analisar, prever, verificar e corrigir os erros suscetíveis de surgir numa conceção. Este método rápido e preciso permite poupar tempo e custos de conceção, garantindo ao mesmo tempo resultados concretos e fiáveis.
Ao seguir as partículas de NOx no ar quente evacuado, foi determinado que o equipamento AVAC permanece alimentado com ar puro para as orientações de vento mais desfavoráveis, uma vez integradas as otimizações de conceção.
A reter. Antecipar o circuito fechado em cobertura e as plumas dos grupos electrogéneos desde a conceção evita perdas de potência de frio, sobreaquecimentos e poluição das tomadas de ar.
Circuito fechado em cobertura, plumas dos grupos electrogéneos e seguimento dos fumos: as respostas às questões que exploradores e equipas de conceção colocam.
Verificar que as plumas térmicas dos grupos electrogéneos e a rejeição dos sistemas de refrigeração não perturbam os refrigeradores de ar em cobertura nem contaminam o ar de admissão dos escritórios, por simulação CFD dos fenómenos exteriores, como no nosso projeto irmão DC15.1 & DC15.2.
A reaspiração, pelos refrigeradores de ar, do ar quente rejeitado pelos sistemas vizinhos ou da pluma dos grupos electrogéneos. Provoca uma perda de potência de frio e uma subida de temperatura nos data halls.
Para verificar que os gases de escape não contaminam o ar de admissão das UTA de escritório. Ao seguir as partículas de NOx, o posicionamento das entradas de ar pôde ser otimizado.
As plumas de um centro de dados podem modificar as temperaturas locais do ar numa centena de metros, o que justifica modelar os edifícios vizinhos e as suas rejeições.
Permite analisar, prever, verificar e corrigir os defeitos antes das obras. Aqui, a revisão do desenho dos poços de extração suprimiu os fenómenos nefastos poupando ao mesmo tempo tempo e custos.
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Esta análise estudou a pluma de escape de uma série de geradores de emergência de dois centros de dados. O objetivo: determinar se os gases de escape contaminariam o ar de alimentação do equipamento de refrigeração e do edifício de escritórios adjacente. Ao seguir as partículas de NOx no ar quente evacuado, foi estabelecido que o equipamento AVAC permanece alimentado com ar puro para as orientações de vento mais desfavoráveis.
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